X射线衍射仪(XRD)是一种用于分析晶体结构的仪器,它通过X射线在晶体中的衍射现象来获取衍射图谱,从而分析材料的成分、内部原子或分子的结构或形态等信息。XRD主要由以下几部分组成:
X射线发生器:
作为XRD的驱动源头,主要部件为X射线管。在X射线管中,阴极加热发射电子,电子在高压电场作用下被加速并轰击阳极靶材,产生X射线。
测角仪:
XRD的核心部件,用于测量X射线在晶体材料中发生衍射时的角度。当X射线照射到晶体上,晶体中的原子或分子会作为散射中心,使X射线发生散射。测角仪通过满足布拉格方程(2dsinθ=nλ)来精确测定衍射角θ。
记录探测系统:
用于接收经过样品衍射后的X射线,并将其转化为电信号。这些信号经过放大和处理后,可以在显示或记录装置上给出精确的衍射峰位置、强度和线形等衍射信息。
样品及样品位置取向的调整机构系统:
用于放置和调整样品的位置和取向,以确保X射线能够准确地照射到样品上,并获取准确的衍射数据。
衍射图的处理分析系统:
现代X射线衍射仪通常配备有专用衍射图处理分析软件的计算机系统,用于自动化和智能化地处理和分析衍射图谱数据。
常见的XRD仪器类型
X射线粉末衍射仪:
主要用于多晶物相的定性和定量分析、晶胞参数的测定、点阵畸变的测定、结晶度测定和Rietveld分析等。由于其非破坏性和简便性,粉末衍射技术是主流的X射线衍射分析技术。
X射线单晶体衍射仪:
用于分析物质分子内部的原子的空间结构,适用于分析大分子如蛋白质等复杂结构。
示例型号
BTX III X射线衍射仪:
一款机身小巧的台式分析仪,适用于快速提供矿物主要成分和次要成分的定量性矿物学信息。该仪器配备有轻巧的样品托盘,无需压缩气体、水冷装置或外置变压器,操作简便。
XRD衍射仪:
如SKYRAY/天瑞仪器生产的XRD衍射仪,具有高稳定度X射线源、样品及样品位置取向的调整机构系统、射线检测器和衍射图的处理分析系统,适用于各种材料的物相分析和晶体结构研究。
建议
选择XRD仪器时,应根据具体应用需求(如样品类型、分析精度、预算等)来选择合适的型号和配置。对于常规的多晶物相分析,可以选择X射线粉末衍射仪;对于需要分析分子内部原子空间结构的单晶样品,可以选择X射线单晶体衍射仪。同时,考虑到仪器的维护成本和操作便利性,也可以选择体积较小、操作简便的台式分析仪。